肇平6井地面微地震监测施工

肇平6等井床地震监测工程设计，项目负责人：杨作人：肖参加人：部门负责人：张、北京XXX技术开发株式会社2014年11月10日，目录一、肇平6井基本概况二、微地震监测原理和技术方法三、微地震监测施工步骤四、数据分析和说明五、HSE健康和安全要求六、微地震监测资源配置七、 器械水平提高八、射孔信号九.能量引入概念十.震源机制分析一、肇平6井基本概况、肇平6井位于肇源县榆树乡东榆树屯东北约130米。 邻近地区地形平坦、开放，建筑无农田，监测站布置方便，为监测质量、实时传输提供环境保障，图肇平6井及邻近地区地形图。 油田井口大地坐标为东西向坐标1141342m，南北向坐标5132516m。 图1 .肇平6井邻接区地形图，表1 .肇平6井设计各压裂段相对井口坐标数据表，肇平6井设计压裂19段，目标层斜深3450m，最大水平位移1457m，水平段长1232m，封闭方位177.9。 从最小水平主应力方向偏移1535度. 压裂段的垂直深度从第1段到第13段减少了43米，为2062.31-2019.33米。 肇平6井各压裂段平均位置相对井口的坐标(表1 )。 表2 .肇平6井压裂段、小层以及孔簇数据表(1)、表2 .葡萄平6井压裂段、小层以及孔簇数据表(2)、肇平6井设计压裂19段43簇，其中第1段、第6段、第7段、第16段、第17段的各段3簇的孔，其馀的各段2簇的孔相互对应。 该井水平长1232米，一般超过800米可视为大型井。 该井压裂规模大，每段沙量超过100个，压裂裂缝尺度大，需要广泛的监测区域。 水平井压裂通常采用矩形霸盖区，长轴沿水平段跑，长度为水平段长度的1.2倍，长轴所需霸盖长度为1478米。 短轴垂直水平段为两翼裂缝长度的1.2倍，根据加砂量，两翼裂缝长度可达到800米，短轴所需复盖宽度为960米。 图2、表3显示的是水平段的方向和监视站、孔簇的相对位置。 站控制区的尺度必须大于水平井监测所需的霸盖区的尺度。 地形平坦广阔，可按理论设计配置监测站。 提高现场环境优势和仪器水平，有助于保证实时数据传输质量，解释和分析结果的可靠性。 图2是32个子站的4个测量站的布局图，其中，图中的红色方块是监控区，粉红色线是水平台阶方向，黑色小矩形是每个站的位置，绿色细线是孔簇的位置。 纵向是南北方向的坐标，上方是北方。 横向是东西方向的坐标，向东是正的。 坐标单位为米，由图2可知，从监视站到各段、各孔簇的平面距离。 葡萄平6井压裂，因为沿水平段跑800米以上大小，属于大型水平井压裂，采用矩形监视台网。 监测站配置4列、8行，以监测站投影到地面为目标区域，平行水平段配置4条纵线，各测量站配置8台，共配置32台站。 各纵线沿东西方向与水平段的距离分别为130米、280米，相互的东西间距离为250米，宽度控制在1250米。 站点南北方向和井口的距离从82米到1566米，南北方向的站点间距离为212米，长度控制在1484米。 控制长度、宽度均大于需霸长度、宽度，满足监测霸权的要求。图2 .水平段方向与监视站的相对位置，表3 .监视站相对于井口的坐标数据表(1)，表3 .监视站相对于井口的坐标数据表(2)，表4 .根据站18号求出各孔簇的最初的弹性空间距离(1)， 表4 .从站18号到各孔团簇最初的弹性空间距离(2)、表4 .从站18号到各孔团簇的最初的弹性空间距离(3)表5 .从站916号到各孔团簇的先发弹性空间距离(1)、表5 .从站916号到各孔团簇的先发弹性空间表5 .从站916号到各孔团簇先发弹空间距离(3)、表6 .从站1724号到各孔团簇的先发弹空间距离(1)、表6 .从站1724号到各孔团簇的先发弹空间距离(2) 表6 .从站1724号到各孔团簇最初的弹性空间距离(3)、表7 .从站2532号到各孔团簇的最初的弹性空间距离(1)、表7 .从站2532号到各孔团簇的最初的弹性空间距离(2)， 表7 .采用站2532号至各孔团簇的首次弹空间距离(3)、二、微地震监测原理和技术方法，监测地面微地震的方法，即在地面配置微地震检测器，监测沿压裂发生的微地震。 定位微地震的震源，通过震源的排列来表现人工龟裂的形状、方向。 采用正演网格搜索定位技术，提高微震源定位可靠性。 该方法将被监视区域分割为三维网格，可以震源网格节点(图3 )。 根据速度模型和各站的位置，用正演技术计算从各网格节点到各站的行驶时间和相互之间的时差。 如果对其他站的地震记录进行时差校正并与指定站的地震记录重叠，则重叠后，某个时间段的地震记录的幅度显着变大，信号变得清晰，则存在来自该节点、该时间段的地震信号。 为了满足定位精度要求，减少计算量，迅速得出结果，通常采用二次网格搜索技术。 在初次网格搜索中，网格间隔大，例如100米，肇平6井监视中，网格空间整体上有1309个节点。 搜索得到的震源位置是有网格空间的节点，误差为50米。 第2次网格搜索以第1次网格搜索中得到的震源为中心，将第1次网格搜索的误差半径作为第2次网格空间半径，制作网格间距为12.5米的搜索网格(图4 )。 该网格有729个节点，进行二次正演网格的搜索定位。 理论误差是网格间距的一半，6米，实际误差控制在10米。 另外，为满足实时监测的要求，在监测之前计算从空间网格的各节点到所有监测站的地震波的时间、时差。 监视时，只需将其他站的地震记录进行时差矫正和信号重叠，就可以减少实时监视的工作量，实现实时监视。 监测显示各段压裂尺度、方位、裂缝形态分析图、压裂压力、微震时序比较图，监测井中所有压裂段的压裂分布综合图。 油田所需的其他图纸。 图3是上北下南，两个侧面分别沿着南北方向、垂直方向的东西垂直。 另外，图4的横轴沿着东西方向，纵轴沿着垂直深度方向，与横轴、纵轴垂直的方向是南北方向，各方向的尺度为100米，格子间隔为12.5米。 现场提供实时监测结果，为此采用高架天线将各站的记录结果即时集中到主站，并进行分析以满足实时监测要求。 现场压裂，车辆多，有线向指挥车发送监测结果，无法避免过去车辆碾压，安全性、可靠性低。 我们用无线电立即把结果发送给指挥车，更安全可靠。 把显示器放在指挥车上直接显示分析结果，把讲解员放在指挥车上，说明实时监视结果。 监测完成后7个工作日提供初步监测报告。 随着监测水平的提高，监测站数量增加，微地震监测理论和监测技术发生了变化。 数字记录、传输、网格检索定位、多通道监测是微地震监测的发展趋势，监测结果可以提供更多参数。 这要求监测站复盖监测区，并要求多次复盖。通常要求三次以上的霸盖，即各物理点的信号，三台以上的站同时与微震源的平面距离不到250米，能够看到波形的细节(图2 )。 本次监测使用地面站，霸盖区面积为1418880平方米的各监测站在250半径内，记录质量可以满足查看细节的要求，各监测站附近面积为250米半径的圆面积，约196250平方米， 使用16台站，垄断次数为3.4次，使用32台站，垄断次数为6.8次，即区内各微震6.8台站能够看到细节。 本次监测使用32个工作站，满足监测垄断要求。 监测站数量多，复盖次数高，有助于详细说明人工裂缝。 本次监测使用32个站台，霸盖次数不少于6次，可确保压裂的形态、方位和尺度。 图5是本公司独自开发的监视设备，该设备为32子站。 数字记录、无线传输、采样比特32比特、有效比特22比特、每秒1000次，可记录震级为-2的地震。 图5 .微地震监测设备的实物视图，图6 .用于现场监测的仪器车和高架天线，图6是现场监测仪器车，其中该车具有高架天线，可以立即接收和实时分析从子站发送的数据。 分析结果也可送至油田指定位置(500米以下)。 另外，图7 .现场使用的微地震检波器、检波器(图7所示)使用了GEOSPACETECHNOLOGIES公司的OMNI2400。 图8.OMNI-2400检波器的振幅特性，OMNI2400是国际上通用的微地震检波器，灵敏度为52伏特秒/米，稳定频率为15Hz到1500Hz。 该检波器具有理想的矢量保真度响应、高输出灵敏度(1.32伏特/英寸/秒)、低带宽稳定性良好(图8所示)等的优点。 各OMNI元件具有相同的灵敏度、阻抗、相位、频率响应、谐波失真规范，给出了理想的矢量保真度响应。 可以进行高分辨率地震和微震的数据记录和监测。 设备采用双检波器串联方式，提高仪器前端信号灵敏度和系统信噪比。 设备采用高精度的GPS模块1055-NTimingGPSReceiverModule，该模块具有高效、高速、稳定的功能。 GPSAntenna天线是一种具有强吸附能力的自粘磁盘，体积小，稳定性高。 具有1616-1626MHz频率范围和30MHz带宽，阻抗为50欧姆，增益范围为-4dbic，-90090(75%卷)，同步误差小于1微秒。 模块提供了监测子站的精确时间戳，以及实现多个子站的时间同步目的，保证子站收集最有效的数据，为后期实时处理提供有力的理论依据。 此外，在主站和从站上安装433个功率模块，该模块具有对一般模块灵敏度高、传输距离远、通信频率高、内部自动完成通信协议转换和数据发送接收控制等特征。 其作用：在预授时系统中，当GPS授时不稳定时，同步从站采样时间，向保证有效记录轨道数超过90%的油田指挥车传达监测结果。 其中主站433模块为大功率传输，标准输出功率为5-8W，可靠的子站433模块的接收灵敏度为-124dBm，空闲传输距离为600米或更大。 稳定的无线通信机制保证了监测人员随时可以根据压裂现场控制压裂监测设备，以较高的指标完成了压裂监测。 另外，图9.433的模块和高增益天线、32的子站都安装有2.4G无线传输模块，将子站收集到的数据实时地传输给母站的接收侧，接收侧经由网络电缆传输给PC机，进行数据的计算和分析。 模块的CPU操作频率是400MHz，存储器32MB，闪存8MB，最大增益28db，和有效传输距离800米。 此外，在现场监视天线的配置中，天线1、用于发送接收主站的时间控制信息的天线2分别接收将子站记录的数据实时发送给母站的天线3、主站将分析结果发送给油田指挥车的天线4、母站接收GPS时间。 设备采用高精度的32位AD采样芯片，采样率为1000SPS(1000次/秒)。 系统采样的有效位为22bits，可收集0.6v0.7v的微振信号，满足-2级以上微振的监测。三、微地震监测工程程序，图11 .施工流程图，1，现场勘查我们已经勘查了压裂、监测工地，通过勘查地形、地形，设计出符合监测规范、现场环境许可的站点布置方案。 葡萄平6井附近地区地形平坦，无田地和建筑物，可按照监测规范配置监测台网，达到最佳监测效果。 2 .设置监测站和测量线，根据现场勘查结果，围绕各压裂段在地面投影位置设置站。 每个区段有多个孔簇，每个孔簇必须是破裂源。 应使用32个工作站在监测分析时给出一个压裂段，给出不同孔簇压裂尺度、形态的差异。 监测站配置在四条平行水平段行驶的测量线上。 根据井口位置给出各压裂段的相对井口坐标。 3、分站的检波器位置严格遵守施工设计，为了避免设计指定位置的风乱、干扰，必须填埋地下约半米。 入冬，地面坚硬，采用洛阳铁锹等钻井工具，保证埋有检波器的地下深度符合技术标准。 4、调整各子站和母站、母站和油田指挥车的各通信链路，通信质量满足实时监测数据通信质量的要求。 5、记录孔数据记录孔数据，矫正速度模型。 这项工作需要与油田取得联系，了解洞的时间、洞的位置，以洞的四维坐标为已知量来纠正速度模型。 开洞前10分钟打开所有的站点，记录后，把记录图在站点的远近排列地震记录，强调洞的信号。 建立时差、距离曲线，矫正速度模型。 如果有一个以上可靠的孔数据，就可以达到矫正速度模型的目的。 6、现场施工监测，必须配合油田和时间，提示符合油田施工程序的监测时间段。 7、油田工程应用主计算机实时查看记录波形，查看微地震点的四维分布，查看平面图。 8、油田指挥车任命负责人，油田指挥车观察微地震点的四维分布，观察平面图。 9 .提出初步监测报告，后备提出初步监测报告。 该监测结果只是监测数据的直接结果。 不受油田地质、静态、动态资料的影响，显示出没有人为因素的客观结果。 10 .提出正式监测报告收集油田地质、静态、动态资料并提供最终结果。 寻找监测结果与其他数据的异同，分析监测结果。 四、数据分析和解释，目前采用的计算、分析理论以演示二次网格搜索定位技术的微震源阵列描述裂纹的形状、方向。 网格搜索定位技术引入了常规地震勘探的时滞、相关叠加理论，提高了监测的可靠性，为进入地震勘探领域奠定了技术基础。 网格搜索定位理论允许采用复杂的速度模型，定位、分析技术可以满足油田的需求。 传统地面监测结果表明微震源水平定位可靠性较高。 井下监测中微震源深度定位可靠性较高。 随着站数的增加，地面监测的可靠性、适用性大大提高，深度定位精度也得到满足。 保证网格检索定位的因素是速度模型，该模型基于油田提供的葡萄平6井声波测井资料。 葡萄平6井本井具有声波测井资料，但需要将数据转化为垂直深度。 即根据油田的倾斜深度垂直深度变换表，使与倾斜深度对应的速度与垂直深度直接对应，制